中继卫星在轨动态捕获跟踪试验方法研究

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1、Vo1．21NO．1航天器工程第21卷第1期1O6SPACECRAFTENGINEERING2012年2月中继卫星在轨动态捕获跟踪试验方法研究Ch范子强刘建功n(中国空问技术研究院，北京100094)Ad摘要针对中继卫星在轨捕获跟踪高速运动目标的动态性能测试m难题，提出了一种基于静y止目标(中继卫星地面站)，利用中继卫星姿态连续偏置运动模拟中F继卫O星与用户航天器之间的相对运动，开展中继卫星在轨动态捕获跟踪测试方法的研究。仿真分析和在轨试验结果验证了该方法的有效性，从而为我国首次天基数据中继试验任务的顺利完成奠定q了e基础。关键词中继卫星；在轨；捕获跟踪；仿真h中图分类号：V4

2、48．2文献标志码：AL∞JmyStudyofMethodforDataRelaySatelliteIn。orbitDynamicnBgeAcquisitionandTrackingTesOt～U0ChAbstract：Inordertoconductdatarelaysatellitein-orbitdynamicacquisitionandtrackingtest，anmethodisdevelopedwhichisbasedonstatictarget，suchasthestationofdatarelaysatellite，andutilizestherelativem

3、otionbetweendatarelaysatelliteanduserspacecraftthatcanbesimulatedbythebiasofdatarelaysatellite’Sattitude．Theavailabilityofthismethodisdemonstratedbysimulationandin—orbittestresults，andthenitlaysafoundationforthefirstdatarelaymissionofChina．Keywords：datarelaysatellite；in—orbit；acquisitionandt

4、racking；simulation态和天线指向复合控制技术；极宽频带、多频段转发1引言器技术等。经过数年努力，我国掌握了上述先进技术，并于中继卫星能有效提高对中低轨卫星的测控、数2008年4月成功发射了首颗地球静止轨道数据中传覆盖率，满足载人航天实时联络的高要求[1]，已经继卫星——天链一号，同年9月，发射了第一个装载成为空间信息传输系统的枢纽，美国、欧洲、日本、俄中继终端的用户航天器——神舟七号载人飞船，并罗斯等国家和组织争相发展自己的中继卫星或试验完成了首次天基数据中继试验。卫星。在开展天基数据中继试验之前，必须完成天在中继卫星的研制中必须攻克多项特有的关键链一号卫星在轨

5、捕获跟踪高速运动目标的动态性技术]：高速运动航天器之间的精密捕获跟踪技术；能测试，而当时并没有装载中继终端的用户航天极大电尺寸的可展开、多频段跟踪天线技术；卫星姿器在轨飞行，地面上又难以找到运动速度足够大收稿日期：2011-04—25；修回日期：2011—07—27基金项目：国家重大科技专项工程作者简介：范子强(1972一)，男，博士，高级工程师，主要从事通信卫星研究与设计工作。Email：fan-ziqiang2004@sina．coin。第1期范子强等：中继卫星在轨动态捕获跟踪试验方法研究lO7的高速运动物体，来模拟用户航天器与中继卫星姿态运动过程要能反映用户航天器运动轨迹

6、的特之间的相对运动。因此，在这种无高速运动目标点；③试验过程中要保证卫星的安全。的条件下，如何完成中继卫星在轨捕获跟踪高速表1俯仰方向姿态偏置策略Table1Pitchaxisbiasplan运动目标的动态性能测试就成为迫切需要解决的一个难题。序号时间／俯仰角偏置／平均角速度／最大角速度／s(。)((。)／s)((。)／s)本文提出一种无需高速运动目标，利用中继卫100．20．007o．o125星姿态连续偏置运动模拟中继卫星与用户航天器之230O．4O．O11o．013535OO．60．0120．0135间的相对运动，基于静止目标(中继卫星地面测试470O．80．O11O．01

7、24站)开展中继卫星在轨动态捕获跟踪的测试方法，并5901．O0．010O．O11261101．20．01OO．0116完成了仿真、测试与试验验证。713O1．40．O11O．O124815O1．6O．O110．O1252中继卫星在轨动态捕获跟踪测试方91701．80．011o．o1241o19O2．O0．0100．0120法与实施方案1121O2．O0．o1oo．0120综合考虑后确定如下实施方案：中继卫星按图正常情况下，用户航天器进人中继卫星覆盖区1所示的轨迹进行姿态偏置，其中轨迹1模拟